Q&A
リンク先の表現で「形が同じなら軽い物ほど遅く落ちる」という意味の表現がありますが、これは空気抵抗というより浮力と言う方が適当だと思います。大気中、水中などでは、密度によって上への力が生まれます。
ガリレオのピサの斜塔の実験が有名ですが、これは創作だという説があります。
http://bcl.sci.yamaguchi-u.ac.jp/~jun/home/170629-galilei/
空気抵抗を考えた落下シミュレーションをしたい
Unity上で空気抵抗を実装しようとすると、 Rigidbody.dragを変更すると思いますが、
これでは例えば平たい板のようなものが、ヒラヒラ落ちてくるような挙動にはなりません。
これはそもそもdragは空気抵抗ではなくて、その場に止まろうとする力だからだと思いますが、
空気抵抗をよりうまく計算させる方法などありますでしょうか？
この動画の蝶が落ちてくる様子（01:40）が、私が実装したい空気抵抗に似ていると思います。
動画内で 面積が大きいほど羽の受ける空気抵抗が大きくなるようにすると説明していますが、まさしくこれなのではないかと考えています。しかしUnity初心者かつ初歩力学しかわからないため、どうすればわからず質問させていただきました。
どうかよろしくお願いします。
回答4件
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すでに二つの回答が出ていますが、質問者様の正確なイメージも知りたいところです。
まず、平たい板のようなものが、ヒラヒラ落ちてくるような挙動 とありますが、これは自発的な運動をしない物体を想定します。
「ひらひら」 というと、「舞い落ちる」「揺れ動く」ように、上下だけでなく左右の運動も想定されます。
ひらひらを飛ばそう
本気でやろうとすると流体シミュレーションなるかと思いますが笑、簡易的にやるのであれば ikadzuchiさん のご回答をお借りして
・「揚力」＋「物体の回転制御」
・「揚力」＋「ランダムな方向転換」
などを考えました。
※ 揚力だけだと「ひらひら」はしなそうです。
一方、動画（01:40）の様子が、私が実装したい空気抵抗に似ている とありますが、この動画の場合は自発的に運動しています。
この場合、揚力はそこまで支配的にはならないかと思いますので、上記の方法より Zuishinさん の回答が参考になるかなと思います。
こちらも本気でやろうとすると流体シミュレーションなるかと思いますが笑
蝶型はばたき飛翔の力学的解析
最後に私の回答ですが、もし物理的に正確である必要がないのであればシミュレーションにこだわらず
・パーリンノイズや周期関数を利用してスクリプトを自作し「それっぽい動き」に調整する
・パーティクルを活用する
などが手取り早いかと思います。
投稿2019/09/25 09:24
編集2019/09/25 09:24
総合スコア1186
0
ベストアンサー
断面積を計算するのが面倒ですが、これができると板のような平べったい物体がひらひら舞い落ちる挙動などが実現できます。
ということなので、これが求めるものかと。
投稿2019/09/24 00:00
総合スコア28660
断面積に比例させるだけでは落ちる速度は変わりますがひらひら舞い落ちる挙動は再現できないと思います。
また、軽いものほど遅く落ちるのは人間スケールなら浮力より空気抵抗の方が支配的ではないかと感覚的には思うのですが、何か根拠となるデータなどありますか?
形が同じなら空気抵抗は同じはずですが、違いますか？
あなたの回答は揚力ということですが、揚力を求めるのに必要なパラメータを数え上げてください。どうなっていますか？ また、断面積に比例させるだけというのはどこから来た言葉ですか？
それと、断面積というのはリンク先の言葉ですが、数式から見るにこれは物体の代表面積のことです。ベルヌーイの定理を説明するのによく断面図が描かれますから、おそらくここからのイメージに引きずられているのでしょう。
> 形が同じなら空気抵抗は同じはずですが、違いますか？
そう思いますが、それが何でしょうか。
> 揚力を求めるのに必要なパラメータを数え上げてください。どうなっていますか？
密度、流速、翼の面積と、迎え角の関数になっている揚力係数ですかね。どうと言われても何を答えればよいのでしょう。
> 断面積に比例させるだけというのはどこから来た言葉ですか？
「空気抵抗を独自に実装してみる」のページの式の変数らしきものを拾ったものです…が相対速度を見落としていました。ただ、ひらひら舞い落ちる挙動は再現できないことに変わりはありません。
> 断面積というのはリンク先の言葉ですが、数式から見るにこれは物体の代表面積のことです。
断面積と呼ぶのが正しいかどうかは分かりませんが、とりあえず指しているものは分かるので大丈夫です。
浮力だとする根拠となるデータは無いということでよろしいですか?
え？
なぜわからないのかわからないんですが。
どういうことでしょう？
揚力に翼の面積が必要ということですよね？
この面積のことですよ？
断面積というのは恐らく書き間違いだろうと書いていますが。
そこまでわかったのなら、おしいところでしたね。
それと密度。なぜ密度が出てくるかもよく考えてください。
それとリンク先の最後の数式をよく見てください。
見たことがありませんか？
そうですか。
これでひらひら落ちないなら、あなたの回答も間違っていることになりますが。
はい、やり直し。もう一度パラメーターとにらめっこしてくださいね。
そうすればデータがあるのがおぼろげにでもわかるかもしれません。
なんであなたは私の疑問に答えず私はあなたの無節操に出すクイズに答えなきゃならないんでしょう。
> なぜわからないのかわからないんですが。
なにに対しての発言でしょうか。
> 揚力に翼の面積が～おしいところでしたね。
ひょっとして当該サイトの「断面積」は「翼の面積」を指すというお考えでしょうか。進行方向からの投影面積だと思いますが。
> それと密度。なぜ密度が出てくるかもよく考えてください。
なぜ?
> リンク先の最後の数式を～あなたの回答も間違っていることになりますが。
揚力と空気抵抗の抗力が同じものだと言いたいのですか?
> そうすればデータがあるのがおぼろげにでもわかるかもしれません。
データとは何のことですか?
> また、軽いものほど遅く落ちるのは人間スケールなら浮力より空気抵抗の方が支配的ではないかと感覚的には思うのですが、何か根拠となるデータなどありますか?
むしろこれを否定するデータがありますか？
人間サイズというのがどこから出てきたのか知りませんが(ヒラヒラ落ちる板とか蝶の話だったはず)、人間サイズで人間形の風船と人間が空気中で落下して同じ速度で落ちるはずがないと感覚的に思うんですが。
これらが同じ速度で落ちるデータがあるなら示してください。
なんなら空気抵抗が風船より大きくなるよう、ハンデとして人間は傘を持っても結構です。
という話についてこられないようなので、質問することで勉強してもらっています。
> 否定するデータがありますか？
ありません。あれば出すところです。
> 人間サイズ
人間スケールと言ったのは(人間ちょうどと取られても問題ないですが)人間とかけ離れた1mmや1km、1gや1ktでない程度の話です。
> 同じ速度で落ちるはずがない
そうですね。それが(風船よりもっと重い場合含み)浮力か抗力・揚力かが私の疑問です。
> という話についてこられないようなので
そりゃあなたが私の話を理解せずに頭の中だけで考えた話にはついて行きようがありません。
いや、空気中で浮力が働くというのは常識です。私の頭の中だけで考えた話ではありません。
人間スケールの蝶の話などだれもしていないと思いますが、なぜそのスケールに限定したのかも意味がわかりません。
質問は無いようなのでこれで終わります。
ようやく理解できましたか。結構なことです。
あなたに何を言っても無駄だと理解できましたので低評価しました。
浮力と空気抵抗のどちらが支配的か調べました。
こちら http://skomo.o.oo7.jp/f28/hp28_62.htm の式と
こちら https://keisan.casio.jp/exec/user/1367383425 の計算機でよく一致したのでたぶん正しいと思います。
例えば直径10cmの球で浮力(~0.65g重)が空気抵抗に勝る速度はだいたい1.6m/s以下の低速域でした。
予想よりは少々浮力が強かったですが、玉を落とす実験など考えた場合やはり空気抵抗が支配的と言ってよいでしょう。少なくとも空気抵抗というより浮力と言う方が適当ということはありません。
「形が同じ二つの物が落下する時に軽い物ほど遅く落ちる理由」が空気抵抗だと？
どういう計算でそうなったんですか？
> リンク先の表現で「形が同じなら軽い物ほど遅く落ちる」という意味の表現がありますが、これは空気抵抗というより浮力と言う方が適当だと思います。
例えば比重が空気と同じ物は落ちてこないわけですが、これは浮力でなく空気抵抗と言った方がいいんですか？ 空気より軽いものは上に向かって動くので下向きの抗力が働くわけですが、これはどう説明するんですか？
返事がないようですが、「あなたが私にいくら言っても無駄な理由」が、あなたの理解力の低さに起因するものだとわかったなら、それは私に責任のあることではないので、低評価を解除してください。
> どういう計算でそうなったんですか？
理由として考えられる浮力と空気抵抗による力を比較し、広い範囲で空気抵抗が支配的とわかりました。
> 例えば比重が空気と同じ物は落ちてこない
それはもちろん浮力です。低速域では浮力だと言っています。
> 空気より軽いものは上に向かって動くので下向きの抗力が働く
そうですね。何を説明すればよいのですか?
> 返事がないようですが
頭の異常な方との会話は疲れるので、返答のためには精神状態の良い時を選ぶ必要があり時間が掛かります。
また、今朝返答を打っていたところ操作ミスにより消えたので今になりました。
> あなたの理解力の低さに起因するものだとわかったなら
あなたに何を言っても無駄なのは、
あなたは自分が理解できない内容にはまともに返答しないにも関わらず、新たに論点をずらして私に無駄な質問を続けるためです。
どうあっても私が返事しないことにしたいんでしょうね。
へえ。ご苦労様です。
返信が遅れてしまい申し訳ありません。
色々挑戦してみましたが、上記ホームページを通して頑張ってみようと思います。
ありがとうございます。議論ありがとうございます。
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ググったら
木の葉の落下運動の２次元シミュレーション
というのを見つけました．
この中の式(2)と(3)だけを2次元で実装したみたら，とりあえず，下図の軌跡が得られました．
（随分と簡単な式なので厳密ではないのでしょうけど，適当に乱数で揺らぎを与えたりすればそれらしくなるかも…？）
投稿2019/09/26 01:56
総合スコア11654
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dragは空気抵抗ではなくて、その場に止まろうとする力だからだと思います
空気抵抗はその場に止まろうとする力だと思いますが…
たぶん必要なのは揚力ですね。
揚力の計算方法について検索してみると、どうも揚力(や抗力)は実験的に求められているようです。
こちらなど参考になりそうです。
http://edom18.hateblo.jp/entry/2019/01/14/172956
航空力学が思いのほか理解が難しく手間取ってしまいましたが揚力(と抗力)でひらひらするシミュレーションが書けました。
flat plate airfoilだかthin airfoilだかのあたりの情報を適当に混ぜて、
・揚力はsin(2θ) (失速での落ち込みは無視)
・抗力はcos(2θ)+1
・圧力中心は失速前は前端から1/4、失速後は中央
という計算にしています。適当なわりにはなかなかそれらしい結果が出たと思います。
https://codepen.io/ikadzuchi/pen/KKKPgEq
投稿2019/09/23 23:45
編集2019/10/03 14:14総合スコア3047
同じ理由で低評価しました。
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2019/09/25 15:21
2019/09/25 15:29